通過觀測天體來測定航行中的艦船或飛機所在位置的一門學科。1837年，薩姆納提出瞭利用等高線同時解算經緯度的方法，這個方法的基本原理沿用至今。
在航海、航空中，天文導航測定的位置，不是由所觀測的天體在天球上的位置來決定的，而是由這些天體在觀測時刻所對應的地理位置來決定的。圖中內圓為地球，外圓為天球。O為天球中心，也是地心。P>N，Pn分別為天極和地極。大圓HH′為天赤道，大圓hh′為地球赤道。X為所觀測的天體在天球上的位置。x為X和O的連線在地面上的交點，即天體的地理位置，亦稱星下點。C為預先推算的艦船或飛機的位置（稱為推算位置），它的天頂為ZC。
航行者通過觀測求得天體 X的高度(或天頂距)。此時，觀測者是在以x為中心、以觀測天頂距為半徑的小圓akd上。這個小圓akd稱為等高圈。靠近推算位置的等高圈的一小段弧，稱為等高度線或位置線，等高線接近於一直線。根據觀測時刻天體的赤緯和格林威治時角以及推算位置的經緯度，由三角形PNZCX解算出天體的方位角AC和天體的計算天頂距ZCX。天體的觀測天頂距XZk和計算天頂距之差ZCZk或Ck稱為截距。以推算位置C為坐標原點，根據方位角AC作一方位線，在其上截取一線段，使其長度等於截距Ck，過截取點作方位線的垂線，即為所求的等高線或位置線。艦船或飛機的真位置。就在這條線上。再觀測另一天體，又可得到一條位置線。兩條位置線的交點，即艦船或飛機的位置點。航海定位要求方位角精確到0°1，截距精確到0ḷ1。航空定位隻要求方位角精確到1°，截距精確到1′。為瞭提高精度，實際上往往要觀測三個以上的天體。各天體之間的方位角差要在30°～150°之間，最好在60°～90°之間；高度最好在15°～65°之間。為便於計算，實用上還編制出專門的計算表冊和圖解儀器。一般觀測的天體為太陽、月球、幾個大行星和幾十顆亮的恒星。在天文年歷和航海、航空天文年歷中，都刊載有這些天體的位置。在天文導航中一般用六分儀觀測天體，並用記時儀記錄觀測時刻。航海時一般要在早晚晨昏蒙影期間進行觀測，航空則不受此限制。在地面上利用天文導航測定艦船或飛機的位置，受天氣條件影響較大。隨著電子技術的進步，已發展瞭多種無線電導航技術來克服這方面的缺陷。宇宙航行開始以後，為瞭確定宇宙飛船在空間的位置和航向，天文導航也有相當重要的作用。
